DE19808796A1

DE19808796A1 - Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19808796A1
Application number: DE19808796A
Authority: DE
Inventors: Winfried De Maight; Peter Ertle; Jens-Uwe Hafermalz; Karl-Heinz Urban
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-09
Also published as: JP2002505229A; WO1999044877A1; EP1058639A1; DE59900224D1; ATE204820T1; US6267144B1; EP1058639B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbe griff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Das Drehschieberventil enthält zwei Ventilelemente, die koaxial ineinander beweglich angeordnet und zum Erzie len eines Steuerweges begrenzt zueinander verdrehbar ange ordnet sind.

Dabei ist das erste Ventilelement, das mit dem Ventil-Ein gangsglied verbunden ist, als radial innenliegender Dreh schieber ausgebildet. Das zweite Ventilelement ist mit dem Ventil-Ausgangsglied drehfest verbunden und als radial au ßenliegende Steuerbuchse ausgebildet. Der Drehschieber ist zusätzlich über eine den Steuerweg begrenzende Totgangkupp lung mit einem Antriebsritzel verbunden. Ein in dem An triebsritzel spielfrei eingepreßter Stift greift zur Dreh mitnahme in die Steuerbuchse ein.

Beide Ventilelemente weisen Steuerlängsnuten auf, die we nigstens zu einem Teil in ihrer axialen Erstreckung be grenzt sind und zur Steuerung eines Druckmittels von oder zu einem der zwei Arbeitsräume eines Servomotors dienen. Zur Rückstellung der beiden Ventilelemente aus einer ausge lenkten Stellung in ihre Neutralstellung dient eine Dreh stabfeder.

Ein solches Drehschieberventil ist beispielsweise be kannt aus dem US-Patent 37 46 045. Dieses Drehschieberven til enthält einen Drehschieber, der in einer Axialbohrung einer Steuerbuchse geführt ist. Der Drehschieber ist mit einem Ventil-Ausgangsglied über einen Torsionsstab und eine Totgangkupplung verbunden. Diese Totgangkupplung begrenzt die relative Verdrehung der beiden Ventilelemente zueinan der und schafft einen mechanischen Anschlag des Ventiles nach Aufbrauch des Verdrehweges der Totgangkupplung. Über diesen mechanischen Anschlag muß bei einem Ausfall der hydraulischen Unterstützung die gesamte mechanische Lenk kraft übertragen können.

Ein weiteres Drehschieberventil ist bekannt aus der DE-41 08 597 A1. Dieses Drehschieberventil zeichnet sich dadurch aus, daß, um den Verschleiß des in das Antriebsrit zel eingepreßten Stifts zu reduzieren, bei der Montage des Drehschieberventils die Mittelachse des inneren Durchmes sers der Steuerbuchse die Mittelachse des Stiftloches schneidet und die Mittelachse des inneren Durchmessers der Steuerbuchse von der Mittelachse der Ventilzusammenbaugrup pe in Richtung der Seite der Ventilzusammenbaugruppe ver schoben ist, die dem Stiftloch gegenüber liegt.

Die Steuerbuchse wird auch in dem bekannten Drehschie berventil bei der Montage in den in das Antriebsritzel ein gepreßten Stift eingehängt. Um diesen Montageschritt zu ermöglichen, muß die Einhängeverbindung von Steuerbuchse und Stift ein Spiel aufweisen.

Durch das vorhandene Spiel zwischen Steuerbuchse und Stift kann es zu einer Relativbewegung zwischen dem Drehschieber und der Steuerbuchse ohne ein vom Lenkhandrad eingeleite tes, spürbares Lenkmoment kommen. Dies hat unerwünschte Ölströme zum Arbeitszylinder zur Folge. Zusätzlich macht sich das Spiel am Lenkhandrad durch Momentensprünge negativ bemerkbar. Diese auftretenden Lenkmomentsprünge werden als Selbstlenkeffekte am Lenkhandrad wahrgenommen und führen zu einem Unsicherheitsgefühl des Fahrers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spielfreies Drehschieberventil darzustellen, das die negativen Auswirkungen der montagebedingten Toleranzen auf das Lenkverhalten ausgleichen kann.

Diese Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Drehschieberventil gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich in zumindest drei konstruktiven Varianten realisieren. Bei einer ersten Konstruktionsvariante erfolgt der Ausgleich des für die Montage benötigten Spiels durch die Verwendung eines ge schlitzten, radial federnden Stiftes. Die zweite konstruk tive Variante sieht eine geschlitzte Rohrbuchse zum Tole ranzausgleich vor und die dritte Alternative realisiert die spielfreie Verbindung durch eine geschlitzte Aufnahmeboh rung in der Steuerbuchse.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipge mäß beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dreh schieberventils mit geschlitztem Einhänge stift;

Fig. 1A eine vergrößerte Darstellung des Bereichs der Einhängeverbindung mit geschlitztem Ein hängestift;

Fig. 1B eine Draufsicht des in Fig. 1A dargestellten Bereichs der Einhängeverbindung mit ge schlitztem Einhängestift;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dreh schieberventils mit einer geschlitzten Rohr buchse als Verbindungsglied zwischen An triebsritzel und Steuerbuchse;

Fig. 2A eine vergrößerte Darstellung des Bereichs der Einhängeverbindung mit geschlitzter Rohrbuchse;

Fig. 2B eine Draufsicht des in Fig. 2A dargestellten Bereichs der Einhängeverbindung mit ge schlitzter Rohrbuchse;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dreh schieberventils mit toleranzausgleichender Aufnahmebohrung in der Steuerbuchse;

Fig. 3A eine vergrößerte Darstellung des Bereichs der Einhängeverbindung mit toleranzausglei chender Aufnahmebohrung in der Steuerbuchse und

Fig. 3B eine Draufsicht des in Fig. 3A dargestellten Bereichs der Einhängeverbindung mit tole ranzausgleichender Aufnahmebohrung in der Steuerbuchse.

Das erfindungsgemäße Drehschieberventil 1 enthält ein erstes Ventilelement in der Form eines Drehschiebers 2 und ein zweites Ventilelement, das als Steuerbuchse 3 ausgebil det ist.

Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangsglied 4 drehfest verbunden, welches als Lenkspindelanschluß ausge bildet ist. Der Lenkspindelanschluß ist beispielsweise mit einer nicht dargestellten Lenkspindel, die ein Lenkhandrad trägt, über ein ebenfalls nicht dargestelltes Kreuzgelenk verbunden. Der Drehschieber 2 ist außerdem über eine nicht dargestellte Totgangkupplung mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbunden.

Das Ventil-Ausgangsglied 5 kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhängig von der Ver wendung bei Zahnstangen- oder Kugelmutter-Hilfskraftlenkun gen.

An der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 2 sind Steuerlängsnuten 6 angeordnet, die mit den Steuerlängsnu ten 7 der Steuerbuchse 3 zusammenwirken. Das Drehschieber ventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druckmittelver bindung über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ring nuten 8 in der Steuerbuchse 3 zu einem nicht dargestellten Servomotor dar.

Das Ventil-Eingansglied 4 ist zudem über eine Drehstabfe der 9 mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbunden. Das Ventil- Ausgangsglied 5 seinerseits ist über eine Einhängeverbin dung 10 drehfest mit der Steuerbuchse 3 verbunden.

Durch diese verschiedenen Verbindungen ist eine begrenzte, relative Verdrehung des Drehschiebers 2 zur Steuerbuchse 3 möglich. Durch die Verdrehung der beiden Ventilelemente relativ zueinander wird das von einer nicht dargestellten Servopumpe geförderte Druckmittel über einen ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelbehälter von dem entlasteten in den belasteten Arbeitsraum des Servomotors geleitet.

Die Einhängeverbindung 10 zwischen der Steuerbuchse 3 und dem Ventil-Ausgangsglied 5 wird in Fig. 1 durch einen radial federnden Einhängestift 11 realisiert, der ein Über maß gegenüber der Bohrung in der Steuerbuchse 3 aufweist und somit die zum Einhängen der Steuerbuchse 3 benötigte Spielpassung zu einer spielfreien Verbindung verändert. Der radial federnde Einhängestift 11 wird bei der Montage ver formt und klemmt somit die Steuerbuchse 3. Die im Einhänge bereich des radial federnden Einhängestifts 11 entstehende Federkraft ist größer als die auf die Steuerbuchse 3 wir kenden Kräfte, so daß keine Relativbewegung zwischen den beiden Ventilteilen entstehen kann. Diese Ausführung der Einhängeverbindung 10 kann durch die Anordnung eines Schlitzes in einem Einhängestift eines bekannten Drehschie berventils 1 erreicht werden.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 entsprechen weitestgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Ledig lich im Bereich der Einhängeverbindung 10 bestehen Unter schiede. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Relativbewegung zwischen den beiden Ventilteilen durch eine als geschlitzte Rohrbuchse 12 verwirklichte Einhängeverbin dung 10 verhindert.

Bei der Ausführung mit der geschlitzten Rohrbuchse 12 kann die Federwirkung für das Einpressen in das Ventil-Ausgangs glied 5 und in die Einhängebohrung der Steuerbuchse 3 ge nutzt werden.

Denselben Effekt erreicht man durch eine toleranzaus gleichende Aufnahmebohrung 13 in der Steuerbuchse 3. Infol gedessen kann ein massiver Einhängestift 14 eines bekannten Drehschieberventils 1 verwendet werden.

Die Aufnahmebohrung 13 der Steuerbuchse 3 wird mit zumin dest einem Schlitz versehen, was eine elastische Aufweitung bei der Montage ermöglicht.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Drehschieber 2 fest mit dem Ventil-Eingangsglied 4 und die Steuerbuchse 3 mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbun den.

Es gibt aber auch Drehschieberventile, die mit umgekehrt zugeordneten Ventilelementen arbeiten. Für diese Drehschie berventile kann die Erfindung ebenfalls, mit den gleichen Vorteilen, verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Drehschieberventil

2

Drehschieber

3

Steuerbuchse

4

Ventil-Eingangsglied

5

Ventil-Ausgangsglied

6

Steuerlängsnuten (Drehschieber)

7

Steuerlängsnuten (Steuerbuchse)

8

Ringnuten (Steuerbuchse)

9

Drehstabfeder

10

Einhängeverbindung

11

radial federnder Einhängestift

11

A toleranzausgleichender Schlitz des Einhängestifts

12

geschlitzte Rohrbuchse

13

toleranzausgleichende Aufnahmebohrung

13

A toleranzausgleichender Schlitz in der Steuerbuchse

14

massiver Einhängestift

Claims

1. Drehschieberventil (1) für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten Ventilelement, das mit einem Ventil-Eingangsglied (4) drehfest verbunden ist, mit einem zweiten Ventilelement, das mit einem Ventil-Aus gangsglied (5) drehfest verbunden ist,

- wobei das erste Ventilelement mit dem Ventil-Aus gangsglied (5) über eine Drehstabfeder (9) und über eine Totgangkupplung verbunden ist,
- die beiden Ventilelemente in einem Ventilgehäuse koa xial ineinander beweglich angeordnet sind und maximal um den Verdrehweg der Totgangkupplung relativ zueinan der verdrehbar sind und
- das radial außenliegende Ventilelement innenliegende und das radial innenliegende Ventilelement außenlie gende, wenigstens teilweise in ihrer axialen Länge be grenzte Steuer-Längsnuten (6, 7) aufweisen, die mit einander zur Steuerung eines Druckmittels zu und von zwei Arbeitsräumen eines Servomotors zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhänge verbindung (10) durch federnde Elemente spielfrei ausgebil det ist.

2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die spielfreie Einhängever bindung (10) durch einen radial federnden Einhänge stift (11) erfolgt.

3. Drehschieberventil nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der radial federnde Einhän gestift (11) zumindest einen Schlitz und im Einhängebereich eine Durchmesservergrößerung aufweist.

4. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spielfreiheit der Ein hängeverbindung (10) durch eine geschlitzte Rohrbuchse (12) gewährleistet wird.

5. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Spielausgleich der Ein hängeverbindung (10) durch eine toleranzausgleichende Auf nahmebohrung (13) in der Steuerbuchse (3) erfolgt.

6. Drehschieberventil nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die toleranzausgleichende Aufnahmebohrung (13) zumindest einen Schlitz aufweist.